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英搏爾：新能源汽車動力系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 英搏爾    2023-08-23

（1）集成化

隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展，為了實現(xiàn)降本增效以及提升空間利用率，驅(qū)動系統(tǒng)和電源系統(tǒng)集成化也逐漸成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

在過去，獨立式產(chǎn)品/單體產(chǎn)品是主流。動力系統(tǒng)產(chǎn)品均以獨立式產(chǎn)品的形式呈現(xiàn)，各自獨立運作，沒有任何聯(lián)系。這種方式雖然簡單、易于維護，但同時也存在著資源浪費、空間浪費等問題。

隨著技術(shù)發(fā)展，包括英搏爾在內(nèi)的小部分動力系統(tǒng)供應(yīng)商及具備自主研發(fā)實力的整車廠已經(jīng)實現(xiàn)了將電機控制器、驅(qū)動電機以及減速器集成為驅(qū)動總成、將高壓配電盒、車載充電機以及 DC-DC 轉(zhuǎn)換器集成為電源總成的設(shè)計。在新能源汽車領(lǐng)域，動力系統(tǒng)體積關(guān)乎整個汽車物理架構(gòu)以及功率密度，屬于產(chǎn)品設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，但集成后所帶來的質(zhì)量穩(wěn)定性、EMC 以及 NVH 等問題亦是驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中需要平衡和解決的重要環(huán)節(jié)。

在集成化的過程中，英搏爾始終堅持所使用IGBT單管并聯(lián)方案起到了重要作用，通過該方案，在電機和電控完全高度集成的情況下，英搏爾自主研發(fā)的第三代驅(qū)動產(chǎn)品不僅功率密度可以達到130KVA/L，還可以兼顧到 EMC 性能及發(fā)熱控制。

下一階段的集成化方向是將電源總成與驅(qū)動總成相結(jié)合，并逐步從硬件融合向電氣融合和芯片融合推進，由最初的“結(jié)構(gòu)集成”向“深度系統(tǒng)集成”演進，以形成功能更全的多合一動力總成系統(tǒng)。

英搏爾 2020 年已實現(xiàn)量產(chǎn)的“六合一”全集成總成已經(jīng)能夠?qū)㈦娫纯偝珊万?qū)動總成進行進一步的系統(tǒng)集成，目前，英搏爾最新的“集成芯”六合一驅(qū)動總成再次提升了電驅(qū)動系統(tǒng)的空間利用率，產(chǎn)品功率密度位列行業(yè)前茅。隨著新能源汽車技術(shù)的發(fā)展，此類在多層面的集成化將進一步提高電驅(qū)系統(tǒng)的效率和可靠性，為電動汽車的發(fā)展提供更強有力的支持。

（2）高效化

隨著新能源電動汽車的普及，驅(qū)動系統(tǒng)高效化成為了一個重要研究方向。在實際車輛行駛工況中，車輛運行狀態(tài)非常復(fù)雜，存在高速和低速、重載和輕載等多種工況。在這種情況下，單一驅(qū)動電機難以滿足不同工況下的高效運行需求，因此，多電機系統(tǒng)成為了實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)高效化的重要手段。

多電機系統(tǒng)可以彌補單一電機在特定工況下性能劣勢，實現(xiàn)等效電機的高效區(qū)域大幅度拓寬。多電機系統(tǒng)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在三個方面：①多電機系統(tǒng)可以使電機在特定工作范圍內(nèi)保持高效運行狀態(tài)，提高了整車能量利用效率；②多電機系統(tǒng)具有更強適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同駕駛情況和路況，實現(xiàn)車輛在高速、低速、重載、輕載等不同工況下高效運行；③多電機系統(tǒng)還可以提高車輛動態(tài)性能，如提高加速性能、提高車輛的穩(wěn)定性等。

目前，多電機系統(tǒng)已經(jīng)成為了新能源汽車領(lǐng)域研究熱點，許多汽車廠商都在積極推進多電機技術(shù)的應(yīng)用。比如，特斯拉的 Model S 車型采用了雙電機四驅(qū)系統(tǒng)，實現(xiàn)了高效的動力輸出和優(yōu)秀的駕駛性能；蔚來汽車的 ES8 等車型也采用了雙電機四驅(qū)系統(tǒng)，實現(xiàn)了更加智能和高效的動力輸出；比亞迪仰望系列更是搭載了四電機四驅(qū)系統(tǒng)，滿足了更多特殊場景下的汽車穩(wěn)定運行的需求。

此外，提升電機轉(zhuǎn)速亦是實現(xiàn)高效化重要發(fā)展路徑。高速化能提升動力總成功率密度，降低材料用量，亦可以有效地降低電機制造成本，但隨著電機轉(zhuǎn)速提升，轉(zhuǎn)子機械強度、EMC、軸電流、開關(guān)頻率控制等問題也隨之出現(xiàn)。

除多電機系統(tǒng)及電機高速化發(fā)展趨勢以外，整車的零部件配置、電氣架構(gòu)以及物理架構(gòu)亦是實現(xiàn)新能源汽車高效化重要升級路徑。整體而言，隨著新能源汽車市場的發(fā)展，對驅(qū)動系統(tǒng)高效化研究已經(jīng)逐步成為各大廠商研究重點，高效化已經(jīng)成為新能源汽車領(lǐng)域中一個不可忽視的趨勢。

（3）高壓化

在新能源汽車行業(yè)發(fā)展歷程中，續(xù)航里程及充電效率一直是困擾其發(fā)展的重要因素，續(xù)航里程和充電時間長短都直接影響到用戶使用體驗和購買意愿。提高驅(qū)動效率和充電效率傳統(tǒng)方法是增大電流，但這會帶來熱損失較高問題，同時增加整車線束等零部件的重量和成本。因此，提高電壓成為了提高新能源汽車工作效率的主要手段。在此背景下，基于高壓平臺 800V 電驅(qū)系統(tǒng)成為了新能源汽車行業(yè)研究熱點。

與常規(guī)的 400V 電壓平臺相比，800V 電壓平臺對于整車系統(tǒng)具有許多積極意義。一方面，800V 高壓系統(tǒng)充電功率及驅(qū)動功率可以提升 100%，從而顯著提高整車性能；另一方面，在同等功率的情況下，800V 電壓平臺可以降低 50%電流，從而顯著減少整車線束等零部件的重量和成本，并提高驅(qū)動效率?？梢?，采用 800V 電壓平臺可以更好地滿足用戶對于充電速度和續(xù)航里程的需求，提高新能源汽車市場競爭力。

現(xiàn)階段，800V 電壓平臺的運用還存在較高技術(shù)門檻。高電壓環(huán)境下，除了技術(shù)上要采用耐高壓 SiC 第三代功率半導(dǎo)體實現(xiàn)電驅(qū)動平臺兼容之外，電池包、電驅(qū)動系統(tǒng)、DC-DC 轉(zhuǎn)換器、OBC、高壓線束等高壓部件也都需要重新適配，另外還要面臨更高電壓帶來的安全、熱管理、成本等方面的挑戰(zhàn)。此外，在成本方面，現(xiàn)階段新能源汽車大規(guī)模使用 SiC 器件的成本仍然過高，以上原因綜合致使高壓電動車商業(yè)化進展相對緩慢。